Hybrid and Cyberphysical Control Systems

Mechatronik, Master (PO-2023)

Modulnummer / Modulcode WP-ME-MA-25
Modulname Hybrid and Cyberphysical Control Systems
Art des Moduls Wahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Studierende können:

  • die besonderen Merkmale des Verhaltens von hybrid-dynamischen sowie cyberphysischen Systemen interpretieren und begründen,
  • den Bezug zu wertekontinuierlichen und ereignisdiskreten sowie vernetzten Systemen herstellen,
  • fundamentale Eigenschaften hybrider und cyberphysischer Systeme analysieren und Schlüsse für die gezielte Systembeeinflussung ziehen,
  • Strategien zur Regelung und Steuerung cyberphysischer Systeme entwerfen und in Matlab implementieren,
  • das geregelte bzw. gesteuerte dynamische Verhalten vernetzter Regelsysteme bewerten und hinterfragen, und sich Urteile zur Eignung verschiedener Methoden für hybride und cyberphysischer Systeme bilden. 
Lehrveranstaltungsarten VLmP (3 SWS), Ü (1 SWS)
Lehrinhalte
  • Introduction into hybrid dynamic and cyberphysical
  • systems including applications,
  • Definition and properties of hybrid automata,
  • Switched and switching dynamic systems,
  • Hybrid Petri nets und hybrid statecharts,
  • Stochastic models of hybrid dynamics,
  • Numeric simulation of hybrid systems,
  • Stability of hybrid systems,
  • Computation of reachable sets and formal verification,
  • Design of switching controllers by set-based computations,
  • Optimal control of hybrid systems,
  • Networked control structures,
  • Communication effects in control systems,
  • Control design for cyberphysical systems
Titel der Lehrveranstaltungen Hybrid and Cyberphysical Control Systems
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) Präsenzveranstaltungen im Inverted-Classroom-Format, Selbststudium von Unterlagen und Videos, Lösung von Aufgabenblättern
Verwendbarkeit des Moduls Master Elektrotechnik
Master Nachhaltige Elektromobilität
Master Mechatronik
Master Berufspädagogik Metall-/Elektrotechnik L4
Master AIDA
Dauer des Moduls Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes jährlich im Wintersemester
Sprache Englisch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul Kenntnisse entsprechend der Inhalte und angestrebten Lernergebnisse der Bachelor-Module „Lineare und nichtlineare Regelungssysteme“ und „Ereignisdiskrete Systeme und Steuerungstheorie“; außerdem ist das Bachelor-Modul „Matlab Grundlagen“ hilfreich
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul keine
Studentischer Arbeitsaufwand 180 h (60 h Präsenz + 120 h Selbststudium)
Studienleistungen S1: Werden vom Dozenten zu Beginn des Semesters festgelegt
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung keine
Prüfungsleistungen Klausur (90 Minuten) oder mündliche Prüfung (30 Minuten)
Anzahl Credits (ECTS) 6 cp
Lehreinheit Elektrotechnik
Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Olaf Stursberg
Lehrende Prof. Dr. Olaf Stursberg und Mitarbeitende
Medienformen Skript, Videos, Übungsaufgaben, Projektion, Tafel, Durchführung der Reglerauslegung am Rechner
Literatur
  • Lunze, F. Lamnabhi-Lagarrigue: Handbook of Hybrid Systems. Cambridge Press, 2009.
  • Matveev, A. Savkin: Qualitative Theory of Hybrid Dynamical Systems, Birkhäuser, 2000.
  • Proceedings of the IEEE: Special Issue on Hybrid Systems, Vol. 88, No. 7, July 2000.
  • D: Hristu-Varsakelis, W.S. Levine: Handbook of Networked and Embedded Control Systems, Birkhäuser, 2005.
  • Alur: Principles of Cyberphysical Systems, The MIT Press, 2015
  • H. Song et al.: Cyber-Physical Systems: Foundations, Principles, and Applications. Elsevier, 2016.